我國(guó)發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)是大勢(shì)所趨

 

隨著技術(shù)創(chuàng)新與改革政策的不斷推進(jìn)，中國(guó)能源行業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革，向著多元化、清潔化、數(shù)字化和市場(chǎng)化的方向轉(zhuǎn)型。天然氣在中國(guó)的推廣與發(fā)展，具備豐富的應(yīng)用場(chǎng)景和顯著的系統(tǒng)性?xún)?yōu)勢(shì)，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)成為天然氣的重要利用形式。相比燃煤機(jī)組，筆者認(rèn)為，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)還具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

 

1、天然氣發(fā)電是發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)電的重要組成

 

我國(guó)在天然氣發(fā)電方面仍處于起步階段，但目前美國(guó)、日本、韓國(guó)和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將天然氣發(fā)電作為主要能源之一，天然氣發(fā)電裝機(jī)容量占比越來(lái)越高，其中美國(guó)42%、英國(guó)42%、韓國(guó)27%。

 

據(jù)美國(guó)能源信息署(EIA) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2015年初以來(lái)，美國(guó)約有4000萬(wàn)千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組退役。在同一時(shí)期，美國(guó)天然氣聯(lián)合循環(huán)凈容量增長(zhǎng)了約3000萬(wàn)千瓦。截至2019年1月，美國(guó)天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠裝機(jī)容量為26400萬(wàn)千瓦，而燃煤發(fā)電廠的發(fā)電裝機(jī)為24300萬(wàn)千瓦。2019年5月，美國(guó)凈發(fā)電量為3316億千瓦時(shí)，同比下降2.4%。其中，煤炭發(fā)電量為737億千瓦時(shí)，同比下降13.6%，煤炭發(fā)電自2018年12月以來(lái)連續(xù)6個(gè)月保持下降趨勢(shì)；天然氣發(fā)電量為1174億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)1.1%。隨著越來(lái)越多的天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠投用，煤電廠繼續(xù)退役，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，天然氣發(fā)電仍然是美國(guó)最基本的供能方式。

 

2、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)極大地提高了能源利用率

 

燃煤發(fā)電機(jī)組中，超超臨界參數(shù)機(jī)組循環(huán)效率為45%左右；超超臨界二次再熱機(jī)組的循環(huán)效率為48%左右。而采用微孔預(yù)混技術(shù)的GE 9HA燃機(jī)，其DLN2.6e燃燒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微孔預(yù)混和全預(yù)混燃燒，ISO工況下聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)63%，并且能夠有效降低氮氧化物的排放。若以聯(lián)合循環(huán)+供熱方式運(yùn)行，綜合能源利用方式則效率更高：浙江某藥業(yè)能源站設(shè)計(jì)2臺(tái)12.9兆瓦+7.95兆瓦燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，供熱量61.22噸/小時(shí)，廠用電率為4%，單循環(huán)燃機(jī)效率34.5%（相當(dāng)于超高壓參數(shù)的煤電機(jī)組循環(huán)效率），熱（冷）電比146.91%，整體能源利用熱效率高達(dá)82%。

 

以9HA.01燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組與660MW超超臨界煤電機(jī)組對(duì)比，考慮供暖抽汽使綜合效率達(dá)到最大化時(shí)，兩種技術(shù)的發(fā)電、供熱如下（按等容量折算）：

 

 

從上圖可以看出，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)的效率比煤電要優(yōu)越很多，在燃燒同等熱值燃料的情況下，損失只有煤電的一半不到，高品質(zhì)的能源“電”的產(chǎn)出率是煤電的157%，供熱量是煤電的83%（以上數(shù)據(jù)以9HA.01與66萬(wàn)超超臨界煤電的最大抽汽供暖能力時(shí)的熱平衡計(jì)算）。

 

3、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)更適合作為城市中心能源點(diǎn)

 

目前國(guó)內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組主要分為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。其中，生物質(zhì)熱電機(jī)組由于燃料來(lái)源和燃料質(zhì)量不穩(wěn)定，不適合廣泛地推廣應(yīng)用；燃煤機(jī)組目前是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主流，但燃煤機(jī)組對(duì)環(huán)境污染較大，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在更加注重節(jié)能減排和能源供給安全的今天，已無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)的發(fā)展需要，不應(yīng)作為唯一的熱電聯(lián)產(chǎn)選項(xiàng)。

 

天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電耗水僅為燃煤機(jī)組三分之一，占地面積較燃煤機(jī)組少一半以上，無(wú)需設(shè)置煤場(chǎng)、灰場(chǎng)等存在較大粉塵污染的附屬設(shè)施，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性也大大提高。顯然，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組更適合作為城市中心能源點(diǎn)。

 

本文來(lái)源：中能網(wǎng)

 

本文作者：王世宏（協(xié)鑫智慧能源執(zhí)行總裁）